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viernes, 20 de diciembre de 2019

El azar en poblaciones pequeñas


Hablar del tamaño de las poblaciones es hablar de un tema controvertido. Tal vez sean pocos quienes hayan reflexionado sobre este tema. Es posible, incluso, que haya quienes piensen que dichos tamaños pueden ser ilimitados. ¿Es así?

viernes, 13 de septiembre de 2019

El azar también importa


Algunos amigos me comentan que, al hablar de poblaciones pequeñas, me acerco más a ideas de M. Kimura que a las de Darwin. No les falta razón, pero han tenido que hacerme reflexionar sobre eso. Llevo tantos años dándole la vuelta a las mismas cosas, que ya no soy capaz de reconocer su paternidad.

viernes, 30 de agosto de 2019

El azar, redefinido

Es posible que haya quien crea que  no es posible estudiar algunos fenómenos naturales. Nada más lejos de mi idea, pero sí creo que hoy por hoy no existen métodos para hacerlo de modo científico. Pero los habrá.

viernes, 28 de junio de 2019

Órganos por azar


A raíz de lo que digo en otras entradas, a veces se puede suponer que los seres vivos tienen órganos apropiados para realizar funciones concretas. Vemos que disponen de dispositivos para trepar, ganchos para sujetarse a superficies en movimiento y así dispersar sus semillas, molares para triturar la carne de sus presas, o coloraciones apropiadas para disimular su presencia en el campo. Nada de esto es cierto. Aunque un enunciado superficial podría ser exacto, lo que queda por explicar es la relación causa-efecto. Es decir, ¿tiene alas para volar o vuela porque tiene alas? 

viernes, 21 de abril de 2017

Lo misterioso

El Diccionario de la Real Academia Española, nos dice que la ciencia es un: “Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales con capacidad predictiva y comprobables experimentalmente.”

Yo me pregunto qué espíritu mueve a la Ciencia y a sus profesionales, los científicos. Desde el siglo V a.C., los filósofos jónicos, desafiando a sus sacerdotes, dijeron que los fenómenos naturales se podrían explicar mediante causas también naturales. Hoy llamamos Ciencia al afán de encontrar esas causas y guardarlas como un patrimonio de todos. En este blog, la he definido varias veces como un intento de explicar el entorno, utilizando para ese empeño los diferentes recursos de que disponemos.

Es curioso, para los señores de la Academia, la Ciencia es algo ya hecho. Otros, sin embargo, la consideramos en constante formación. Por eso, la definición que nos aporta el Diccionario la completamos con esta idea “utilizando para hacerlo los diferentes recursos de que disponemos”.


Alguien puede preguntar que, si acaso aparecen nuevas técnicas de estudio, ¿qué ocurre con los supuestos conocimientos previos? Pues simplemente, se comprueban a la luz de esas nuevas técnicas. Pueden ocurrir dos cosas, o bien las técnicas rechazan los anteriores teorías, como ocurrió con los resultados obtenidos por Hubby y Lewontin y que he comentado, con lo cual hay que replantearse muchas hipótesis, o bien esas nuevas técnicas confirman lo anteriormente supuesto que, de este modo, va robusteciendo su veracidad.

PIEDRAS BEZOAR
Así, poco a poco, la Ciencia avanza y explica así como ayuda a predecir. En cuanto sabemos las variables que rigen un fenómeno, podemos estudiarlas y, cuando se dan esas condiciones que conocemos, podemos predecir. Desde enfermedades a tormentas. Cuando estamos ante procesos desconocidos, no hay modo de predecir. ¿O sí?

Es cuando entra en juego el misterio, lo misterioso y múltiples variables que vienen de lejos en el tiempo. Muchas de ellas están superadas, como la piedra bezoar, el flogisto o el vitalismo. Ideas que tuvieron una fuerte incidencia en el mundo científico y hoy son puro, y respetado, recuerdo. Otras, como los horóscopos o el tarot inciden en la vida de las personas en tanto seres particulares. Aunque respeto esas opciones, no las creo en absoluto. Recuerdo a un muchacho que me explicaba su incompatibilidad con una chica debido a sus diferentes signos zodiacales. Vaya, qué desgracia.

ES POSIBLE PREDECIR LA OCURRENCIA DE
TORMENTAS
Algunas cosas son ciertas y tienen su fundamento. Los niños nacidos en abril y mayo, suelen ser fuertes. Lo dice su horóscopo. Claro, a los pocos días de edad ya están respirando aire libre y recibiendo el efecto del sol. Por la contra, los nacidos en noviembre o diciembre, pasan sus primeros meses con estufas, cuando las tienen,  y sin ver el sol, haciendo que sean niños enfermizos o no muy fuertes, como suele decir su horóscopo.

No sé mucho de esto, pero hay algo que me duele y quiero comentar. La gran cantidad de personas que reniegan de la Ciencia y se acogen a los misterios, ya superados, del pasado. Parece como que esas muletillas conceptuales les ofrecen una seguridad que les niega la ciencia.

Vuelvo a lo de otras veces. ¿Desde cuándo la ciencia ofrece seguridad? Pidámosle veracidad, métodos de cálculo, procedimientos para conocer, pero nunca le podremos pedir seguridad, pues es algo que no es posible que nos ofrezca. En todo caso, nos ofrecerá una probabilidad de que ocurra un hecho concreto: una curación, una cosecha, un vendaval. Pero, el hecho de que haya quienes prefieren “lo misterioso” es algo que siempre me ha llamado la atención. No dudo de que muchas personas acuden a la Ciencia como a un refugio, buscando en ella seguridad y resguardo, y no es eso.

Hay muchos fenómenos que atribuimos al azar. Para mí, hacer eso es un modo falsamente elegante de asumir que desconocemos sus causas. Hay fenómenos que hasta hace poco fueron atribuidos al azar, y hoy conocemos su naturaleza, sus variables, y podemos predecir su ocurrencia. Espero que sigamos acorralando al azar en casos similares, conforme vayamos conociendo las causas de los fenómenos.

Pero hay quienes prefieren ver lo misterioso en todo. Las grandes magnitudes les resultan increíbles, como los millones de años, así como las pequeñas, como las millonésimas de milímetro. A mí, personalmente, tal vez por mi tipo de estudio, los millones de años son cantidades a los que estoy conceptualmente acostumbrado y tres millones me parece un lapso corto de tiempo. En ese plan, a lo que no me acostumbro, es a las cantidades infinitesimales, tanto en el tiempo como en las dimensiones, aunque sé que esas cantidades nos miden distancias de estructuras celulares o moleculares, o nos informan acerca de velocidades de reacciones biológicas. Lo admito, lo respeto, no lo comprendo, pero lo creo.

¿TRAE MALA SUERTE ESTE POBRE?
No entiendo que haya personas que, al no entender algo, y por eso mismo, lo rechacen plenamente. Como resultado de su rechazo, suplantan la información por “el misterio” y quedan tan conformes. No lo sé, pero lo mismo que la Ciencia no está para darnos tranquilidad, sí creo que una de sus funciones es imbuirnos de humildad al indicarnos cuál es nuestro sitio en el mundo, en el Universo.

martes, 12 de abril de 2016

Reflexiones sobre el azar

+Laura Villoria me comenta que, al hablar de poblaciones pequeñas, me acerco más a ideas de M. Kimura que a las de Darwin. No le falta razón, pero ha tenido que hacerme reflexionar sobre eso. Llevo tantos años dándole la vuelta a las mismas cosas, que ya no soy capaz de reconocer su paternidad.

Kimura no es muy conocido para el gran público. Sólo Darwin, por el brutal comentario, falsamente atribuido a él, acerca de la supervivencia del más fuerte, permanece en el sentir popular propiciado por gente matona, inculta y satisfecha de sí. (Me gustaría saber cuántos españoles conocen el trabajo de Cajal, el que le hizo merecer el Premio Nobel).

VARIABILIDAD GENÉTICA ENZIMATICA.
CADA VERTICAL REPRESENTA
UN INDIVIDUO MUESTREADO


En la década de 1960, en genética, las ideas parecían estar consolidadas. Fue entonces cuando apareció una nueva técnica de análisis enzimático, electroforesis en gel, y dos investigadores, Hubby y Lewontin, la aplicaron a muestras de individuos procedentes de  muy diversas poblaciones naturales. Los resultados fueron espectaculares por lo inesperados. Había mucha variabilidad genética no visible en las poblaciones, mucha más de la explicable con los criterios de entonces.
Lo he dicho en otras entradas de este blog. La ciencia busca explicar el entorno con las herramientas de que dispone. Con estas explicaciones se construye un cuerpo doctrinal, nunca cerrado, con el que se pretende interpretar y responder a las preguntas que se vayan formulando. Para comprobar la veracidad de las hipótesis utilizadas, se vuelven a comprobar cuando se dispone de nuevos métodos de análisis.
Para comprobar las ideas genéticas imperantes, en 1966, se aplicaron las técnicas de la electroforesis a las poblaciones naturales. Las ideas anteriores sufrieron un tremendo revulsivo, a la vez que aparecieron nuevas preguntas por contestar, muchas de ellas aún en vías de resolución.

VEMOS UN GRAN VARIABILIDAD ENTRE LOS
INDIVIDUOS MUESTREADOS

Como apareció mucha variabilidad génica, es decir más de la esperada,  las preguntas giran alrededor de este dato. ¿Cómo surge esta variabilidad? Y más importante aún, ¿cómo se mantiene? Cómo aparece la variabilidad está claro que es por mutación, pero lo esperado sería que se perdiese al poco de aparecer. No obstante, hay mucha en las poblaciones naturales. ¿Cómo se mantiene? Es decir, cómo es que la selección natural no va eliminando, a la velocidad que sea, toda la variabilidad que no genere mayor adaptación a sus portadores.
Porque, y hay que tenerlo en cuenta, mucha variabilidad requiere poblaciones grandes, pero en la naturaleza las poblaciones no lo son. Más bien, tienen tamaños limitados. En una bandada de aves, en un pequeño bosque o en una colonia de celentéreos, es donde se llevan a cabo los procesos evolutivos que he comentado en mas de una ocasión. Y no tienen grandes tamaños. Para comprender lo que ocurría, se estudiaron diversos procesos biológicos y aparecieron casos de selección explicables mediante las teorías de Darwin, pero aplicados a casos concretos, como la selección estacional, la dependiente de frecuencias, la gamética, etc. etc.
Aquí había un fallo conceptual, grande. Nadie quería abandonar la idea de la selección darwiniana, el pensar que cada gen, a su modo, contribuye al valor selectivo de su portador. ¿Sumando o multiplicando? Es imposible que todos los genes actúen por igual, pues los letales, por ejemplo, tendrían un efecto enmascarador de los demás, matando a su portador.



Es en esta situación de la contribución de los diferentes genes al valor de un individuo frente a la selección, cuando Kimura propone que, al igual que la contribución de los genes a ese valor es variable, tambien los puede haber con valor 0, es decir, que sean neutros ante la selección. Así, unos serán beneficiados, otros rechazados y otros, la mayoría, serán neutros ante la selección. Esto explicaría la gran cantidad de variabilidad encontrada, y cuya explicación resultaba muy difícil desde un punto de vista adaptativo. Simplemente, porque al ser neutros, la selección no los “ve”.
Me gustan mucho estas ideas, pues a veces vamos más allá de lo que nos dicen nuestros estudios. Por ejemplo, a veces queremos saber qué ve la selección natural, y no nos damos cuenta de que es una tendencia sin mayor trascendencia a corto plazo. Que depende mucho de las condiciones ambientales y que de ese modo, sus individuos seleccionados pueden ser muy diferentes a lo largo de las generaciones. A veces he oído decir “lo que tendría que ocurrir…” y me he reído, porque parece que haya quienes quieran darle la vuelta a las cosas. Nosotros estudiamos la naturaleza, no tenemos que indicarle lo que debe hacer.
Una cosas derivada de todo esto es que (pensábamos) los gametos formadores de una generación, lo eran gracias a haber sido favorecidos por diversos aspectos de la selección. ¿Y si eran neutros, si la selección no los veía? Entonces entraba en escena el azar.
No todos los genes son selectivos ni todos son neutros. Desconozco cómo se integra el valor de cada gen en el valor general del gameto, pero algo de esto hay.
Antes de Kimura, las poblaciones genéticas se definían como “conjunto infinito de individuos…” Luego, con los pies más en el suelo, tal vez comprendiendo que no existe una población de tamaño infinito, se define como “conjunto de individuos que se cruzan entre si…” Ese es el objeto de la evolución, la población que de mayor o menor tamaño, siempre en pequeña en términos genéticos, y sujeta a diversos efectos selectivos, Pero también al azar.



Un error conceptual evidente (las poblaciones son infinitas…) que no supimos ver hasta pasado mucho tiempo. Con frecuencia me pregunto con cuántos errores conceptuales de este tipo estaremos trabajando. El aceptar la idea de Kimura, suponía para muchos una especie de rechazo a Darwin, por eso tardó tanto en serlo. En aquel tiempo yo hacía mi tesis doctoral. Desde entonces, he visto que a las personas mayores les cuesta adoptar ideas nuevas, tal vez pensando traicionar a antiguos maestros. No lo sé. Creo que no participo de ese modo de pensar.

Gracias  +Laura Villoria, por hacerme reflexionar sobre esto.

jueves, 7 de abril de 2016

El azar en poblaciones pequeñas

Me meto en terreno vidrioso al hablar del tamaño de las poblaciones. Tal vez sean pocos quienes hayan reflexionado sobre este tema. Es posible, incluso, que haya quienes piensen que dichos tamaños pueden ser ilimitados. ¿Es así?


En anteriores ocasiones he dicho que los tamaños de las poblaciones se suelen mantener constantes a lo largo del tiempo en que podemos estudiarlas. Cuidado, aquí he incluido varias incertidumbres. Digo “se suelen mantener”, y es cierto. Esos tamaños fluctúan alrededor de un valor medio, estadístico, que se obtiene después de sucesivas mediciones. Pero a nadie sorprende que aparezcan valores desviados por una u otra causa. Hablamos de medias, no de magnitudes absolutas. También he dicho “en que podemos estudiarlas”, y es que hace muy poco tiempo que se vienen tomando datos relativos a estas poblaciones. De lo que ocurrió antes, no tenemos muchas ideas, si acaso indirectas.


Tamaño de población. Concepto nuevo, tal vez, para muchos. Una realidad biológica con factores condicionados por causas diversas. Ningún terreno es capaz de soportar una población de tamaño ilimitado. Por ejemplo, los animales precisan comer y en ese supuesto territorio han de encontrar los aportes nutritivos que precisan. Esto mismo es válido para organismos acuáticos. Los vegetales también están sometidos al mismo tipo de relación con otros vegetales, mediante una especie de alergias llamadas alelopatías, y que impiden el crecimiento de otros vegetales similares a los ya presentes en el territorio. Es decir, en cierto modo, limitan el tamaño de la población de la que forman parte.

Por otra parte, si los recursos limitan las expansiones ciegas de las poblaciones, hay que tener en cuenta que esas mismas colectividades forman parte de los recursos alimenticios de otras especies presentes en el mismo lugar. Es decir, una población necesita comer, y la disponibilidad de alimentos puede limitar su tamaño, pero esa misma población puede entrar dentro de la dieta de otra especie, que también la limita como predador suyo.


Con estas presiones por ambos lados, resulta que, a la larga, los tamaños de población son valores en equilibrio inestable, siempre alrededor de unos parámetros más o menos constantes. Ahí tenemos a la población con un tamaño que fluctúa alrededor de una media. Biológicamente, es lógico, la población de una generación dada es hija de la población de la generación anterior y, a su vez, generará la población siguiente. Es lo de siempre. Si está formada por un número determinado de individuos (N), se habrá generado a partir del mismo número de gametos masculinos (N) que femeninos (N). Si el tamaño se mantiene estable, la tasa de renovación de individuos es igual a uno. Es decir, si el sitio está saturado, sólo llegará al estado adulto un número similar al de los que mueran. Al morir dejan disponible un lugar que pronto es ocupado. No hay sitio para más y la selección es así de intensa.


Con vegetales ocurre otro tanto. Al pasear por el monte podemos ver muchos pinos o carballos minúsculos. Sólo llegarán a adultos aquellos que puedan ocupar el sitio libre dejado por un antecesor que haya muerto. A no ser que la población se expanda por los bordes, las formas juveniles centrales de la población tienen pocas expectativas de alcanzar el estado adulto.

En todo caso, los tamaños pequeños de población nos hablan de números bajos de individuos formados por pocos gametos. A la larga, los gametos eficaces, los que originan individuos que serán reproductores, si son pocos en número, pueden no ser representativos de la constitución génica de la población que los ha formado. Es simplemente cuestión de azar sin que sea necesario explicarlo por procesos de selección natural. A esta situación en la que la constitución genética de una población va variando por cuestiones aleatorias debidas a bajos tamaños de población, le llamamos deriva genética.

Esta puede ser la explicación de la diferencia genética que podemos encontrar entre individuos pertenecientes a poblaciones pequeñas aisladas entre ellas por causas de diversa índole, como pueden ser geográficas, ecológicas, tróficas, etc.

Las fotos de vegetales son de Sergio Roma

Ver perfil de Sergio Roma

viernes, 14 de febrero de 2014

SOBRE SERES VIVOS: EL AZAR, ACORRALADO

A partir de mi anterior artículo, tal vez pueda generarse la impresión de que creo que algunos fenómenos naturales, como la emergencia de caracteres, no se pueden estudiar. Nada más lejos de mi opinión, si bien creo que hoy por hoy no existen métodos para hacerlo de modo científico. Pero los habrá.
Uno de los grandes retos de quienes quisieron interpretar el entorno fue el de explicar la causa
BACO JUGABA MALAS PASADAS
de los fenómenos que en él se producen. En épocas pasadas, se atribuyó a los dioses el ser los artífices de todo. Así, cuando Eolo soplaba, había viento cuya fuerza dependería de su capricho. Cuando no se sabía nada del alcohol etílico ni de su presencia en el vino, ni mucho menos de la facilidad con que pasaba de éste a la sangre de quien lo ingería, las borracheras eran efectos de travesuras del dios Baco. Si dormíamos, era gracias al favor del dios Morfeo. Podría seguir contando efectos divinos sobre múltiples acciones nuestras, pero en este momento no es mi intención.

DEMASIADAS VECES LA CAUSA FUE EL AZAR
Mas tarde, cuando atribuir a los dioses la causa de los fenómenos cayó en decadencia y los hombres de ciencia buscaron los orígenes naturales que los provocaban, muchas veces se recurrió al azar como última explicación causal de los fenómenos. En realidad, atribuir al azar esas causas era una forma elegante de esconder la propia ignorancia. Muchos fenómenos atribuidos al azar hace apenas cincuenta años, hoy son perfectamente predecibles. Y predecir con éxito un fenómeno, indica que se conocen sus causas y las variables que las rigen.
Para mi, siempre ha sido motivo de reflexión que existan sabios que no quieran admitir la propia ignorancia en temas ajenos a lo que estudian. Otra cosa es qué entendemos por sabio. Tal vez ese concepto esté trasnochado y sólo sea aplicable a personajes del pasado, con saberes enciclopédicos, pero no hoy, cuando hay maestros que saben muchísimo sobre cosas puntuales, pero que pueden ser grandes ignorantes de otras materias.
Voy a exponer algunas cosas protagonizadas por eximios sabios.
- En la década de 1940, uno dijo que ya no quedaba nada por descubrirl
- Cuando en 1906 se concedió el Premio Nobel de física a Niels Bohr por su contribución al conocimiento del átomo, no faltó quien dijera que se premiaba un trabajo inútil.
- Cuando en 1962 se concedió el premio Nobel a J.D.Watson, F.Crick y M.Wilkins, tampoco faltaron quienes lamentaron el que se premiase la inutilidad de sus estudios.
- Un Premio Nobel de medicina, anunció que pronto toda la biología no sería mas que biología molecular, demostrando saber poca biología.
No voy a comentar estos hechos protagonizados, seguramente de buena fe, por eminentes hombres de ciencia.
¿Sabemos mucho? Es una pregunta simple, que pocos se plantean. Personalmente, creo que es mucho más lo que ignoramos que lo que conocemos. A la ciencia le corresponde ir interpretando el entorno en función de los conocimientos que se poseen en cada momento. Ya no es Eolo quien sopla, ni Baco quien juega con nosotros, ni Morfeo quien nos lleva en sus brazos. El azar va siendo acorralado como causa de muchos fenómenos y, como dijo Einstein, “Dios no juega a los dados” pera eliminar a Dios como causa de fenómenos aleatorios.
DIOS NO JUEGA A LOS DADOS
Creo que muchos científicos estudian cosas cotidianas, intentando explicarlas de modo que conozcamos mejor el entorno en el que nos movemos. Otros, a veces con espíritu más aventurero, se adentran en el difícil camino de buscar las causas de algunos fenómenos que aún nos resultan inexplicables. (Las causas, las causas, las causas, siempre las causas en ciencia). A los no científicos les apasiona conocer las causas de todo cuanto nos rodea y demandan explicaciones a quienes se dedican a la ciencia.
Ante fenómenos que no se pueden explicar con nuestros conocimientos actuales, he visto varias posturas por parte de hombres de ciencia. Unos dicen que son fenómenos inexistentes e intentan ridiculizar a sus defensores. Otros menosprecian las interpretaciones que puedan surgir a partir de otras culturas. Otros dicen desconocer sus causas, que existen pero que aún no se pueden estudiar, pues incluso no se dispone de métodos para hacerlo de modo adecuado, pero que esos fenómenos representan un reto para el estudio.

Me quedo con estos últimos.